UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA · coleta, transporte e tratamento de efluentes. Diante deste...

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA

CURSO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL

APLICABILIDADE DE SISTEMAS SIMPLIFICADOS PARA

ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO DE CIDADES

DE PEQUENO PORTE

CRISTIANE MAYARA REIS OLIVEIRA

Juiz de Fora

2014



DE PEQUENO PORTE





DE PEQUENO PORTE

Trabalho Final de Curso apresentado ao

Colegiado do Curso de Engenharia Sanitária e

Ambiental da Universidade Federal de Juiz de

Fora, como requisito parcial à obtenção do título

de Engenheiro Sanitário e Ambientalista.

Área de Conhecimento: Saneamento

Linha de pesquisa: Tratamento de Efluentes

Domésticos

Orientadora: Ana Sílvia Pereira Santos

Juiz de Fora Faculdade de Engenharia da UFJF

2014

“APLICABILIDADE DE SISTEMAS SIMPLIFICADOS PARA

ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE ESGOTO DE CIDADES DE

PEQUENO PORTE”


Trabalho Final de Curso submetido à banca examinadora constituída de acordo com o artigo

9° da Resolução CCESA 4, de 9 de abril de 2012, estabelecida pelo Colegiado do Curso de

Engenharia Sanitária e Ambiental, como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro

Sanitário e Ambientalista.

Aprovado em 18 de julho de 2014.

Por:

_____________________________________

Profa. Dra. Ana Sílvia Pereira Santos – Orientadora

____________________________________

Prof. MSc. Fabiano César Tosetti Leal

_____________________________________

Eng. MSc. Bruno Marcel Barros da Silva

Agradecimentos

Quero agradecer, em primeiro lugar, а Deus, pela força е coragem durante toda esta longa

caminhada.

À minha mãe, meu porto seguro, que sempre ao meu lado, me apoiou em todos os momentos

e acreditou que eu daria conta do recado.

Aos meus irmãos e irmã, que souberam ter paciência comigo e me incentivaram nesta

conquista.

Aos tios, tias e primos, obrigada pelos momentos felizes e palavras carinhosas.

Ao vô e a vó que sempre estiveram ao meu lado.

Aos amigos que sempre estiveram presente e me apoiaram.

Aos professores do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da UFJF por todo o

conhecimento transmitido, em especial, à Professora Ana Sílvia, por fazer tudo o que lhe foi

possível pelo desenvolvimento deste trabalho, pela paciência e experiência a mim transmitida.

Resumo

O Brasil ainda apresenta um grande déficit no setor sanitário, principalmente na área de

coleta, transporte e tratamento de efluentes. Diante deste quadro, o presente trabalho aborda

os sistemas simplificados de tratamento de efluente doméstico, sistemas estes que encontram

grande aplicabilidade e têm apresentado vantagens sobre os sistemas convencionais por

conjugar baixos custos de implantação e operação, simplicidade operacional, índices mínimos

de mecanização e uma maior sustentabilidade do sistema. A partir da análise dos dados de

qualidade e custo de operação e manutenção de ETEs, fornecidos pelas companhias de

saneamento de Minas Gerais, São Paulo e Distrito Federal, conclui-se que as ETEs que

operam com os sistemas simplificados atendem à legislação estadual a qual cada companhia

pertence, às eficiências de remoção dos parâmetros de qualidade estão dentro das faixas

apresentadas na literatura e, quanto ao custo de operação e manutenção, houve uma

discrepância para os valores encontrados a partir dos dados em estudo com os apresentados na

literatura. Essa pode ser justificada pela forma de apresentação dos dados pelas companhias e

ainda pela possível inclusão de águas clandestinas e parasitárias no sistema, elevando o custo

real.

Sumário

1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................ 1

2 OBJETIVOS ............................................................................................................................................. 4

2.1 Objetivo Geral ........................................................................................................................................ 4

2.2 Objetivos Específicos ............................................................................................................................. 4

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................................................ 5

3.1 Geração do Esgoto Sanitário .................................................................................................................. 5

3.2 Caracterização do Esgoto Sanitário ....................................................................................................... 6

3.3 Etapas do Tratamento ............................................................................................................................ 9

3.3.1 Tratamento Preliminar................................................................................................................. 11

3.3.2 Tratamento Primário..................................................................................................................... 16

3.3.2.1 Decantador Primário ....................................................................................................... 17

3.3.2.2 Decantadores Primários Quimicamente Assistidos ........................................................ 18

3.3.3 Tratamento Secundário................................................................................................................. 19

3.3.3.1 Processo Biológico com Biomassa Suspensa - Lodo ativado ....................................... ..21

3.3.3.2 Processo Biológico com Biomassa Aderida ................................................................... 24

3.3.4 Tratamento Terciário.................................................................................................................... 28

3.4 Tecnologias de Sistema Simplificado de Tratamento de Esgoto ......................................................... 30

3.4.1 Lagoas de Estabilização + Lagoa de Maturação........................................................................... 32

3.4.2 Tanque Séptico + Filtro Anaeróbio.............................................................................................. 37

3.4.3 UASB + Filtro Anaeróbio........................................................................................................... 40

3.4.4 UASB + Filtro Biológico Percolador........................................................................................... 45

3.4.5 UASB + Lagoa de Polimento....................................................................................................... 48

3.4.6 UASB + Aplicação no Solo......................................................................................................... 51

3.5 Aspectos Legais ................................................................................................................................... 54

4 METODOLOGIA .................................................................................................................................. 60

4.1 Etapa 01 ............................................................................................................................................... 61

4.2 Etapa 02 ............................................................................................................................................... 62

4.3 Etapa 03 ............................................................................................................................................... 63

4.4 Etapa 04 ............................................................................................................................................... 64

5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ......................................................................................................... 66

6 CONCLUSÃO ........................................................................................................................................ 75

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................. 77

1

1 INTRODUÇÃO

Na conferência de Ottawa em 1948 a Organização Mundial de Saúde (OMS) propôs o

conceito de saneamento como o controle de todos os fatores do meio físico do homem,

que exercem ou podem exercer efeitos nocivos sobre o bem estar físico, mental e social.

Esse controle é realizado através de uma série de estruturas físicas, educacionais,

políticas e econômicas que oferecem os serviços básicos de saneamento, tais como

abastecimento de água, esgotamento sanitário, gestão de resíduos sólidos e gestão de

águas pluviais urbanas, que visam alcançar a salubridade ambiental.

No atual cenário brasileiro, o esgotamento sanitário é o serviço que se apresenta com

maior déficit dentre os componentes do saneamento básico. Segundo dados do Sistema

Nacional de Informações sobre o Saneamento (SNIS, 2012), enquanto 93,2% da

população recebe água em seus domicílios, somente 56,1% da população tem coleta de

esgoto e apenas 38,6% do esgoto gerado recebe algum tipo de tratamento antes de ser

lançado em um corpo hídrico.

A falta de sistema de esgotamento sanitário, principal causa da poluição dos cursos

d’água, é também responsável por várias doenças que acometem a população brasileira,

sobretudo aquelas pessoas menos favorecidas (ReCESA 2, 2008).

De acordo com o documento Benefícios Econômicos da Expansão do Saneamento

Brasileiro, editado pelo Instituto Trata Brasil em 2010, a redução de casos de infecções

intestinais pela presença de serviços de esgoto em todos os domicílios brasileiros

possibilitaria uma economia de R$ 745 milhões somente em despesas de internação no

Sistema Único de Saúde (SUS) ao longo dos anos. Ainda, as despesas das empresas em

apenas um ano, em remuneração referente a horas não-trabalhadas por funcionários que

tiveram que se ausentar em razão de infecções gastrointestinais, chegaram a R$ 547

milhões. Por fim, dos 462 mil pacientes internados por infecções gastrointestinais, 2.101

morreram no hospital, número que poderia ser reduzindo em 65% se houvesse acesso

universal ao saneamento, e os casos de internações poderiam sofrer a redução de 25%.

A utilização do saneamento como instrumento de promoção da saúde pressupõe a

superação dos entraves tecnológicos, políticos e gerenciais que têm dificultado a

2

extensão dos benefícios aos residentes em áreas rurais, municípios e localidades de

pequeno porte (SIQUEIRA E PESSOA, 2009). Segundo o Programa das Nações

Unidas para o Desenvolvimento (PNUD, 2003), 80% dos municípios brasileiros

possuem uma população menor que 30 mil habitantes, os quais, neste trabalho, serão

considerados de pequeno porte. Nestes casos, a falta de recursos, a dificuldade de mão-

de-obra especializada e o baixo adensamento populacional dificultam a escolha da

melhor tecnologia de tratamento a ser usado, uma vez que cada sistema de tratamento

de esgoto apresenta características distintas em relação aos custos, à complexidade

operacional e parâmetros de dimensionamento.

Frente ao grande déficit sanitário, aliado ao quadro epidemiológico e ao perfil

socioeconômico das comunidades brasileiras, a opção por sistemas de saneamento

básico simplificados para a promoção associada da saúde da população e proteção

ambiental assume grande importância. Nesse cenário, soluções alternativas para o

tratamento de esgotos, baseadas em sistemas simplificados, encontram grande

aplicabilidade e têm apresentado vantagens sobre os sistemas convencionais por

conjugar baixos custos de implantação e operação, simplicidade operacional, índices

mínimos de mecanização e uma maior sustentabilidade do sistema (ReCESA - 2, 2008).

Em 1995, o Manual de Saneamento e Proteção Ambiental para os Municípios, realizado

pelo Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade Federal de

Minas Gerais (DESA/UFMG) e pela Fundação Estadual do Meio Ambiente (FEAM)

trouxe o conceito de sistemas simplificados abordando somente lagoas de estabilização,

disposição no solo e reatores anaeróbios. Ao longo dos anos, o próprio DESA/UFMG

incorporou outros sistemas ao conceito e os rearranjou. Assim, a Rede Nacional de

Capacitação e Extensão Tecnológica em Saneamento Ambiental (ReCESA – 2, 2008),

no âmbito do seu núcleo sudeste (NUCASE) criada em 2005 com incentivo do

Ministério das Cidades e da Fundação Nacional da Saúde (FUNASA), definiu os

principais arranjos caracterizando os sistemas simplificados: lagoas de estabilização,

tanque séptico seguido por filtro anaeróbio, reator UASB seguido por filtro biológico

percolador, reator UASB seguido por filtro anaeróbio, reator UASB seguido por lagoas

de polimento e reator UASB seguido por aplicação superficial no solo (MARTINS,

2013).

3

Nesse contexto, a utilização de sistemas de tratamento simplificados apresenta-se como

uma importante alternativa, buscando a ampliação do atendimento à população.

Todavia, o alcance dos objetivos do tratamento depende de uma adequada operação do

sistema (ReCESA - 2, 2008). Portanto, este trabalho tem por objetivo apresentar as

características das tecnologias de tratamento de esgoto, destacando os sistemas

simplificados, além de analisar dados quantitativos e qualitativos fornecidos por

companhias de saneamento e comparar estes a valores de referência encontrados na

literatura e com as legislações de lançamento de efluente em corpos hídricos pertinentes

a cada companhia.

4

2 OBJETIVOS

2.1 Objetivo Geral

Analisar os sistemas simplificados de tratamento de esgoto, destacando suas

características de desempenho e custos de operação e manutenção quando comparados

aos sistemas ditos convencionais.

2.2 Objetivos Específicos

Apresentar os sistemas convencionais de tratamento de esgoto;

Apresentar os sistemas simplificados de tratamento de esgoto;

Apresentar dados reais de desempenho e custos de operação e manutenção de

ETEs com fluxogramas de sistemas simplificados, fornecidos pelas companhias

de água e esgoto de Minas Gerais (COPASA), de São Paulo (SABESP) e do

Distrito Federal (CAESB);

Estudar as legislações para lançamento de efluentes em corpos d’água nos

estados de Minas Gerais e São Paulo, além da legislação federal, a saber:

COPAM/CERH nº1/2008, Decreto 8.468/76 e CONAMA 430/2011;

Analisar o desempenho das ETEs com sistemas simplificados apresentadas pela

COPASA, SABESP e CAESB a luz das legislações específicas para lançamento

de efluentes em corpos d’água;

Comparar valores de desempenho das ETEs estudadas como os valores de

referência da literatura;

Fazer uma análise preliminar dos valores de custo de operação e manutenção das

ETEs estudadas a partir dos dados fornecidos pelas empresas de água e esgoto.

5

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A estrutura e construção de uma estação de tratamento de esgoto levam em

consideração vários fatores, como tecnologia a ser aplicada, área a ser ocupada,

eficiência no tratamento, exigências econômicas com redução de gastos em sua

manutenção e operação, benefícios para a saúde humana e ambiental e geração de lodo.

Para se atender todos estes fatores é importante que, antes de se implantar uma ETE,

seja realizado um estudo do efluente a ser tratado, de acordo com suas características

qualitativas e quantitativas, além das características da localidade onde esta será

construída. Portanto, torna-se importante conhecer a concentração de matéria orgânica,

resíduos tóxicos, nutrientes, os microrganismos presentes, a vazão contribuinte e as

peculiaridades da região, como o clima, temperatura, regime de chuvas, condições

sociais e econômicas, dentre outros.

3.1 Geração do Esgoto Sanitário

Segundo Jordão e Pessôa (2011) o termo esgoto, atualmente é usado quase que apenas

para caracterizar os despejos provenientes das diversas modalidades do uso e da origem

das águas, tais como as de uso doméstico, comercial, industrial, as de utilidade públicas,

de áreas agrícolas, de superfície de infiltração, pluviais, e outros efluentes sanitários. Os

esgotos podem receber dois tipos de classificação: os esgotos sanitários e os industriais.

O esgoto sanitário, foco deste trabalho, é proveniente de usos domésticos, comerciais e

institucionais, como para banho, descarga sanitária, limpeza de louças e roupas, dentre

outros. Contudo, nas estações de tratamento de esgoto doméstico, também chegam

outros efluentes, como os industriais e as águas pluviais. O ReCESA 2 (2008) apresenta

três tipos diferentes de vazões que alcançam as estações de tratamento de esgoto: vazão

doméstica, vazão de infiltração e vazão industrial. E as seguintes definições:

Vazão doméstica: provem de esgotos em uma determinada localidade.

Geralmente, é constituída pelos esgotos gerados nas residências, no comércio,

nos equipamentos e instituições presentes na localidade. Portanto, a magnitude

da vazão doméstica de esgotos é tanto maior quanto maior for a população da

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comunidade. Devido à flutuação da população e as horas de maior intensidade

nas atividades que requerem o uso da água, essa vazão sofre variações ao longo

da hora, do dia e do ano.

Vazão de infiltração: é constituída pela água que adentra na rede coletora através

de tubos defeituosos, juntas, conexões, poços de visita, entre outros. Dessa

forma, quanto mais extensa e mais antiga for a rede coletora, espera-se uma

maior contribuição da vazão de infiltração no total de esgotos que chegam à

estação de tratamento, sobretudo nos períodos de chuva. O material da

tubulação, também influencia na vazão de infiltração. Tubos de PVC são mais

estanques que tubos de manilha de barro vidrado.

Vazão industrial: depende do tipo e porte da indústria, grau de reciclagem da

água e, dentre outros, da existência de pré-tratamento. Esta vazão pode ou não

ser aceita pela companhia de operação dos sistemas para integrar a rede pública,

em função das suas características.

As vazões que chegam às estações de tratamento possuem variações e segundo Leal

(2012), o projeto hidráulico de um sistema público de esgotamento sanitário deve

considerar estas variações, uma vez que os dimensionamentos da ETE estão acoplados

aos volumes diários de contribuição existentes nas malhas urbanas. Estes volumes

dependem fundamentalmente da população instalada, dos equipamentos urbanos

existentes, bem como da qualidade da prestação do serviço de abastecimento de água.

3.2 Caracterização do Esgoto Sanitário

Além de se conhecer a vazão e as flutuações do efluente a ser tratado, para a elaboração

de um projeto é fundamental que se conheça suas características qualitativas. No caso

do esgoto doméstico, essas características podem ser analisadas com base nos

parâmetros de qualidade de água que influenciam na escolha da melhor tecnologia de

tratamento. Estes parâmetros interferem diretamente na eficiência de degradação da

matéria orgânica realizada pelos microrganismos decompositores.

O esgoto doméstico é composto de aproximadamente 99,9% água e os outros 0,1%,

responsáveis pela necessidade do seu tratamento, são constituídos por sólidos orgânicos

7

e inorgânicos, suspensos e dissolvidos, nutrientes e microrganismos. Assim, os

parâmetros de maior importância e que merecem destaque na caracterização do esgoto,

para a medição da eficiência do tratamento, são: sólidos, indicadores de matéria

orgânica, nutrientes e indicadores de contaminação fecal (ReCESA -2, 2008).

Os sólidos podem ser classificados quanto à forma e tamanho em suspensos totais (SST)

e dissolvidos totais (SDT). A matéria sólida em suspensão compõe a parte que é retida,

quando um volume da amostra de esgoto é filtrado através de uma membrana filtrante

apropriada. A fração que passa pelo filtro compõe a matéria sólida dissolvida, que está

presente em solução ou sob a forma coloidal.

Em relação à classificação química, eles podem ser orgânicos ou inorgânicos. No

equipamento denominado forno de mufla, os sólidos orgânicos se volatilizam em

temperatura aproximadamente igual a 500 ºC e os inorgânicos permanecem fixos neste

mesmo ambiente. Portanto, os sólidos podem ser classificados em voláteis e fixos,

respectivamente. Assim, os sólidos dissolvidos podem ser voláteis (SDV) ou fixos

(SDF) e, de forma análoga, o mesmo ocorre com os sólidos suspensos (SSV e SSF).

A Figura 01 apresenta um desenho esquemático que representa a fração de sólidos típica

de uma amostra de esgoto doméstico.

Ao longo dos anos, dois parâmetros importantes foram utilizados para medida indireta

da matéria orgânica presente no esgoto: Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e

Demanda Química de Oxigênio (DQO). Ambos determinam o consumo de oxigênio

para decomposição da matéria orgânica e não sua concentração direta. No caso da DBO,

a demanda é bioquímica, ou seja, exercida por microrganismos decompositores e no

caso da DQO, utiliza-se produto químico como oxidante, a saber: dicromato de

potássio.

Atualmente, tem-se utilizado o parâmetro Carbono Orgânico Total (COT) como medida

direta de determinação de matéria orgânica, por um teste instrumental que mede todo o

carbono liberado na forma de CO2, porém ainda é pouco utilizado no Brasil.

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Figura 01: Sólidos separados quanto à forma e tamanho e seus valores médios no esgoto bruto. Adaptado: Jordão e Pessôa (2011).

A DBO e a DQO ainda são os parâmetros mais importantes para dimensionamento e

medida de desempenho das estações de tratamento de esgotos. Segundo Jordão e Pessôa

(2011) a DBO dos esgotos domésticos varia entre 100 e 400 mg/l, e a DQO, entre 200 e

800 mg/L. No efluente final de um tratamento secundário de alto desempenho, como

por exemplo, o processo de lodo ativado, espera-se uma concentração de DBO em torno

de 20 a 30 mg/L e de DQO, em torno de 180 mg/L.

O nitrogênio e o fósforo são componentes de grande importância em termos da geração

e do próprio controle da poluição das águas, pois estes elementos estão relacionados ao

crescimento de algas, podendo causar a eutrofização de corpos d’água e, também é

indispensável para o crescimento dos microrganismos responsáveis pelo tratamento de

esgoto (ReCESA 2, 2008).

O nitrogênio pode ser encontrado no meio líquido em diversas formas, tais como

nitrogênio amoniacal (N-amoniacal, livre NH3 e ionizada NH4+), nitrito (NO2

-) e nitrato

(NO3-), sendo o primeiro deles presente em mais abundância no esgoto doméstico bruto.

Neste caso, sua concentração encontra-se em torno de 20 a 35 mg/L. O fósforo também

Sólidos Totais

(ST)

730 mg/L

Sólidos Suspensos Totais

(SST)

230 mg/L

Sólidos Dissolvidos Totais

(SDT)

500 mg/L

Voláteis

(SSV)

175 mg/L

Fixos

(SSF)

55 mg/L

Voláteis

(SDV)

200 mg/L

Fixos

(SDF)

300 mg/L

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se apresenta em diversa formas, sendo a predominante no esgoto doméstico, o fósforo

total (P-total) com concentração em torno de 4 a 5 mg/L (ReCESA 2, 2008).

O esgoto possui microrganismos patogênicos e não patogênicos e depende destes para a

degradação da matéria orgânica nele presente. Os indicadores de contaminação fecal são

microrganismos, em sua maioria, não patogênicos usados para a indicação da

contaminação da água por fezes humanas ou de animais, e assim, a sua potencialidade

de transmissão de doenças (VON SPERLING, 2005). Normalmente, são utilizados

como indicadores, os coliformes totais, os termotolerantes e a Escherichia Coli, sendo

esta última cada vez mais utilizada, por indicar com mais precisão a contaminação por

fezes.

3.3 Etapas do Tratamento

Após a coleta e o transporte, o esgoto sanitário deve ser encaminhado para tratamento,

onde se objetiva que este adquira características que permitam o seu lançamento em

corpos hídricos, atendendo aos padrões de lançamento de efluente, vigentes nas

legislações. Para o melhor entendimento, as etapas de tratamento de esgoto podem ser

divididas didaticamente em: preliminar, primário, secundário e terciário, conforme

apresentado na Figura 02. As diferentes fases possuem as funções de remover os sólidos

grosseiros, os sólidos suspensos, a matéria orgânica dissolvida, os nutrientes e os

agentes patogênicos, através de processos físicos, físico-químicos e biológicos.

A Figura 02 apresenta de forma esquematizada as fases do tratamento do esgoto

doméstico e suas principais funções.

Figura 02: Etapas do tratamento de efluente doméstico e suas principais funções.

PRELIMINAR

REMOÇÃO DE

AREIA E

SÓLIDOS

GROSSEIROS

PRIMÁRIO

REMOÇÃO DE

SÓLIDOS

SUSPENSOS

SECUNDÁRIO

REMOÇÃO DE

MATÉRIA

ORGÂNICA

TERCIÁRIO

REMOÇÃO DE

ORGANISMOS

PATOGÊNICOS

E NUTIENTES

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As tecnologias abordadas pela Norma Brasileira – NBR 12.209/2011, que define

parâmetros e critérios para projeto hidráulico de Estações de Tratamento de Esgoto

Doméstico, são:

Preliminar: grades de barras, peneiras e desarenadores;

Primário: decantador primário convencional ou quimicamente assistido, ou

ainda o reator UASB;

Secundário: são divididos em biomassa suspensa e biomassa aderida, onde a

principal tecnologia de biomassa suspensa é o lodo ativado e suas variantes e no

caso da biomassa aderida, são os filtros em geral, com ou sem aeração;

Terciário: desinfecção com cloração, radiação UV e ozonização. Ainda nesta

etapa, são incorporadas as tecnologias que objetivam remoção de nutrientes

(nitrogênio e fósforo), como as variantes do processo de lodo ativado. Contudo,

o sistema terciário ainda é muito pouco aplicado nas estações de tratamento

brasileiras (ReCESA 2, 2008).

As lagoas de estabilização são tecnologias não abordadas pela NBR 12.209/2011,

porém amplamente utilizadas no Brasil e no mundo. Como exemplo, das unidades de

tratamento de esgotos implantadas pela Companhia de Saneamento Ambiental do

Distrito Federal (CAESB), 65% delas adotam lagoas (CAESB, 2014).

Os sistemas simplificados de tratamento de esgotos se diferenciam dos fluxogramas

conhecidos como convencionais, por conciliar dentre as tecnologias citadas, aquelas que

requerem menor consumo de energia, menor custo de implantação e de operação, mão

de obra menos especializada, contudo mantendo a eficiência do tratamento do esgoto.

Nos próximos itens, serão abordadas as etapas que podem ser aplicadas ao tratamento

de esgoto doméstico, com exemplos e características das tecnologias adotadas nos

tratamentos convencionais. Os sistemas simplificados serão abordados separadamente

no item 3.4.

11

3.3.1 Tratamento Preliminar

Além da matéria orgânica, dos sólidos e dos microrganismos, o esgoto possui sólidos

grosseiros e sólidos minerais (principalmente, areia), os quais devem ser removidos

previamente, para que não prejudiquem as etapas posteriores do tratamento de esgoto e

não sejam lançados no corpo hídrico.

O tratamento preliminar consiste em um processo físico de remoção dos sólidos

grosseiros e da areia, através de grades de barras e/ou peneiras e desarenador. Ainda, no

fluxograma do tratamento preliminar, inclui-se normalmente, um medidor de vazão que

tem o objetivo de apenas quantificar a vazão afluente à ETE.

Segundo Jordão e Volschan Jr. (2009), a efetiva necessidade de utilização do tratamento

preliminar precedendo as outras unidades de tratamento primário ou secundário depende

da real veiculação de sólidos grosseiros e sólidos minerais pesados pelo sistema de

esgotamento sanitário. Sendo que, quanto maior a quantidade de domicílios

contribuintes, maior a quantidade de sólidos grosseiros, e quanto maior a extensão da

rede coletora, maior a quantidade de sólidos minerais.

Os autores citam ainda, que a combinação tanque séptico seguido de filtro anaeróbio,

que serão abordados mais adiante, usualmente não são precedidos por tratamento

preliminar, uma vez que estes são largamente utilizados para o tratamento de esgotos

provenientes de poucos domicílios e de redes coletoras de pequena extensão, que,

consequentemente, geram pouca quantidade de sólidos grosseiros e sólidos minerais.

Porém, no caso em que esta combinação recebe uma vazão maior que 1,0L/s,

recomenda-se que estes sejam precedidos de tratamento preliminar.

Por outro lado, as demais tecnologias, principalmente as mais sujeitas aos

inconvenientes operacionais que pode causar a presença de sólidos grosseiros e

minerais, devem ser obrigatoriamente precedidas de tratamento preliminar, destacando

o reator UASB, o UASB seguido de pós-tratamento e o lodo ativado (JORDÃO E

VOLSCHAN JR., 2009).

A Figura 03 apresenta o tratamento preliminar esquematizado.

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Figura 03: Fases do tratamento preliminar. (Fonte: SANTOS, 2012).

Grade de barra e peneiras

Segundo Jordão e Pessôa (2011) os sólidos grosseiros são aqueles que podem ser

facilmente retidos e removidos por processos físicos de gradeamento e peneiramento.

Estes possuem sua origem no uso inadequado das instalações prediais, dos coletores

públicos e demais componentes de um sistema de esgotamento sanitário. As seguintes

finalidades são apresentadas pelos autores para a remoção dos sólidos grosseiros do

sistema de tratamento de esgoto: proteção dos dispositivos de transporte dos esgotos nas

suas diferentes fases (líquida e sólida), tais como bombas, tubulações, transportadores,

peças especiais, raspadores, removedores, aeradores, meio filtrante, dispositivos de

entrada e saída; proteção dos corpos d´água receptores; e remoção parcial da carga

poluidora, contribuindo para melhorar o desempenho das unidades subsequentes do

tratamento.

O gradeamento é feito por barras com diferentes espaçamentos entre elas, para remoção

de sólidos grosseiros de variadas dimensões. Dependendo do espaçamento entre as

barras, elas podem receber as seguintes classificações: grossas, médias, finas e

ultrafinas.

Segundo a NBR 12.209/2011, as grades grossas apresentam espaçamento variando entre

40 e 100 mm, as médias com espaçamento de 20 a 40 mm e as finas, de 10 a 20 mm. As

barras ultrafinas são chamadas, também de peneiras e são usadas para reter e remover os

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resíduos mais finos. Segundo a NBR 12.209/2011, seu espaçamento varia de 0,25 a 10

mm e devem ser precedidas de gradeamento.

É importante ressaltar que as peneiras são de uso mais recente e mais indicadas para

sistemas onde realmente é necessária a remoção de sólidos mais finos, como os reatores

UASB, que apresentam grande possibilidade de formação de escuma (JORDÃO E

PESSÔA, 2011).

De acordo com Jordão e Volschan Jr. (2009), para a etapa preliminar de estações de

tratamento de pequeno e médio porte, somente as grades finas são suficientes para a

remoção de sólidos grosseiros.

As grades devem ser limpas periodicamente, por processos manuais ou mecânicos.

Ressalta-se que no caso dos sistemas de pequeno e médio porte, essa limpeza deve

prioritariamente ser manual. Os resíduos grosseiros removidos nesta etapa devem ser

dispostos em local adequado já que são responsáveis pela geração de maus odores e

atração de insetos.

As barras podem ser compostas de vários materiais, como as barras de ferro, de aço, aço

inoxidável e de plástico. As barras em ferro e aço são sujeitas à corrosão,

principalmente devido à ação do gás sulfídrico emanado como subproduto do processo

natural de decomposição anaeróbia dos esgotos. Uma solução para evitar estes danos

seria o uso de grades de aço inoxidável, contudo estas apresentam custo muito elevado.

Neste contexto, as barras de plástico com fibra de vidro tornam-se uma opção mais

viável técnica e economicamente para estações de tratamento de pequeno e médio porte

(JORDÃO E VOLSCHAN JR., 2009).

Desarenador

Segundo Jordão e Pessôa (2011) é fundamental existir uma excelente remoção de areia

prévia na fase preliminar do tratamento, já que a experiência com estações clássicas tem

mostrado que é muito comum encontrar no interior dos digestores de lodo grandes

quantidades de areia, obrigando muitas vezes o seu esvaziamento para remoção deste

material. No caso dos reatores UASB para tratamento de esgotos, a presença de areia

14

traz consequências mais graves ainda, entupindo os orifícios e ramais de distribuição do

esgoto.

A areia presente no esgoto é basicamente proveniente da lavagem de áreas externas às

residências e infiltrações na rede. A areia é constituída de areia, propriamente dita,

cascalho, escória, silte e matéria orgânica putrescível, em menor quantidade. A remoção

da areia, ou desarenação, tem por finalidade eliminar ou abrandar os efeitos adversos ao

funcionamento das partes componentes das instalações a jusante e o impacto nos corpos

receptores, como o assoreamento (VON SPERLING, 2005).

A remoção da areia ocorre por um processo físico, onde o material inorgânico mais

pesado se sedimenta e a matéria orgânica com partículas de dimensões inferiores passa

para a próxima etapa do tratamento.

A Figura 04 mostra o conjunto grades de barra e desarenador para o tratamento

preliminar do Centro Experimental de Saneamento Ambiental da Universidade Federal

do Rio de Janeiro (CESA Poli/UFRJ).

Figura 04: Tratamento preliminar: grades de barra e

desarenador tipo canal (fluxo horizontal e seção retangular)

– CESA Poli/UFRJ. (Fonte: Acervo da autora).

15

A desarenação pode ocorrer por gravidade em unidades de fluxo horizontal ou ainda em

caixas de areia aerada, com aeração mecânica ou por ar difuso. Ressalta-se que segundo

Jordão e Volchan Jr. (2009), para sistemas de pequeno e médio porte, indica-se para

remoção de areia, as unidades de fluxo horizontal.

Neste caso, deve-se ter uma preocupação com a velocidade de passagem pelo

desarenador por gravidade. Essa velocidade deve ser tal que permita a sedimentação da

areia e não a da matéria orgânica. Para tanto, a NBR 12.209/2011, recomenda uma

velocidade entre a faixa de 0,25 a 0,40 m/s.

A combinação entre grade fina de barras, desarenador tipo canal e calha Parshall

constitui-se no arranjo mais usualmente utilizado para o tratamento preliminar dos

esgotos sanitários em estações de tratamento de pequeno e médio porte (JORDÃO E


Medidor de vazão – Calha Parshall

Para a medição da vazão nas estações de tratamento de esgoto, ainda é comum o uso da

calha Parshall, apesar de atualmente existirem outras tecnologias como medidores

ultrassônicos e supersônicos. No caso de estações de pequeno e médio porte, essas

últimas tecnologias não são indicadas pelo fato de apresentarem um custo mais elevado

e ainda operação mais complexa.

O funcionamento da calha Parshall se baseia numa combinação entre estrangulamento e

ressalto hidráulico, onde é possível estabelecer, para uma determinada seção vertical a

montante, uma relação entre a vazão do fluxo e a lâmina d’água naquela seção.

As calhas Parshall são identificadas pela largura do seu estrangulamento, também

conhecida como garganta. Assim, para cada garganta atribui-se uma faixa de vazão para

dimensionamento e medição. Por exemplo, as calhas com garganta de 1” ou 2,54 cm

devem ser utilizadas para unidades com vazões média, mínima e máxima, variando

entre 0,3 e 5,0 L/s.

16

A Figura 05 mostra uma calha Parshall adotada como medidor de vazão na estação de

tratamento de esgoto Teresina, em Teresina – PI, gerenciada pela companhia Águas e

Esgotos do Piauí S.A. – AGESPISA (ETE TERESINA, AGESPISA).

Figura 05: Medidor de vazão: calha Parshall– ETE

Teresina, AGESIPA. (Fonte: Santos, 2012).

3.3.2 Tratamento Primário

Após a remoção dos sólidos grosseiros e da areia no tratamento preliminar, o efluente

sanitário segue para o tratamento primário. Por meio de mecanismos de ordem física, o

tratamento primário convencional tem por objetivo à remoção parcial dos sólidos em

suspensão sedimentáveis e à remoção de sólidos flutuantes, como os óleos e graxas.

Na unidade primária convencional, há uma redução de DBO, já que sólidos suspensos

orgânicos são removidos por sedimentação. Assim, a eficiência de remoção de matéria

orgânica fica entre 25 e 35% e de sólidos suspensos, entre 60 e 70% (VON SPERLING,

2005).

Ressalta-se ainda a importância dessa etapa antecedendo o tratamento secundário, onde

a menor carga orgânica afluente é conveniente, já que se trata de uma etapa de custo

mais elevado (VON SPERLING, 2005).

GARGANTA

RESALTO

HIDRÁULICO

SENTIDO DO

FLUXO

17

As principais tecnologias usadas nesta etapa do tratamento são os decantadores

primários convencionais, decantadores primários quimicamente assistidos e o reator

UASB. Há ainda autores que classificam o reator UASB como primário avançado ou

como parte do tratamento secundário. Dentre as tecnologias de sistema simplificado, o

reator UASB é o principal ator e será abordado em um item específico (3.4.3).

3.3.2.1 Decantador Primário

No sistema de tratamento convencional usa-se a unidade de decantação por onde aflui o

esgoto sanitário com velocidade que permita que a sedimentação dos sólidos suspensos

formando no fundo dos decantadores o lodo primário. Ainda, na superfície líquida,

ficam os materiais flutuantes, como óleos e graxas, formando a escuma.

O lodo primário tem o teor de sólidos variando entre 2 e 5%, normalmente menos de

4% (JORDÃO E PESSÔA, 2011), que assim como os materiais flutuantes, devem ser

removidos e encaminhados para tratamento e destino final adequado. Já o efluente

líquido do decantador deverá ser encaminhado para a próxima etapa, o tratamento

secundário, pelo fato de normalmente não se enquadrar nas legislações vigentes que

abordam o lançamento de efluentes em corpos d’água.

A qualidade do efluente a ser encaminhado para a próxima etapa do tratamento irá

depender da eficiência dos decantadores. Segundo Jordão e Pessôa (2011) tal eficiência

está relacionada com a capacidade do tanque em permitir que os sólidos contidos nos

esgotos sejam convenientemente sedimentados, sem que haja perturbação ou arraste

destes sólidos antes de sua remoção ou transferência. Estas condições podem ser

indicadas como:

Condições de sedimentação: estão relacionadas à velocidade de sedimentação

dos esgotos dentro do tanque, isto é, à taxa de escoamento superficial. A

sedimentação relaciona-se, também, ao tempo de detenção no decantador. Deve-

se ter em conta que tempos demasiadamente longos podem tornar o esgoto

séptico, gerar maus odores e gases que afloram à superfície carreando junto

partículas de lodo que se perderiam com o efluente.

18

Condições de retenção: devem ser estabelecidas de modo que o lodo retido não

seja arrastado e relevantado pelo fluxo dos esgotos, procurando-se obter a maior

concentração possível de sólidos no lodo.

Segundo Jordão e Pessôa (2011), para ETEs primárias ou com filtros biológicos, tem

sido usual limitar a taxa de aplicação superficial (TAS) nos decantadores convencionais

a 60 m3/m2.d. Já, quando estes são seguidos de tratamento biológico por lodo ativado,

são permitidos valores mais elevado de TAS, até 90 m3/m2.d. Mantendo-se assim taxas

da ordem de 60 a 90 m3/m2.d a expectativa de remoção de SST é da ordem de 40 a

50%, e de DBO de 25 a 30%.

3.3.2.2 Decantadores Primários Quimicamente Assistidos

Outra opção de tratamento na etapa primária é o denominado Tratamento Primário

Quimicamente Assistido, ou Tratamento Primário Avançado ou “Chemical Enhanced

Primary Treatment - CEPT”, que consiste na adição de reagentes químicos no efluente

doméstico com o objetivo de promover a coagulação química e a floculação e acelerar a

sedimentação nos decantadores.

Segundo Von Sperling (2005) os coagulantes adicionados ao tratamento podem ser

sulfato de alumínio, cloreto férrico ou outro, auxiliado ou não por um polímero. Nesta

etapa, o fósforo pode ser, também removido por precipitação.

Dessa forma, o tratamento primário avançado vem demonstrando ser aplicável por

promover elevadas eficiências de remoção de sólidos e de DBO, 70 a 85% e 45 a 55%,

respectivamente, quando comparados aos decantadores primários convencionais. Esta

maior eficiência e o fato de aceitar elevadas taxas de vazão superficial resultam em

economia nas dimensões e números de decantadores primários em uma estação de

tratamento de esgoto doméstico (JORDÃO E PESSÔA, 2011).

Jordão e Pessôa (2011), apresentam uma taxa de vazão superficial na faixa de 80 a 100

m3/m

2.d e a NBR 12.209/2011, recomenda o limite de 90 m

3/m

2.d.

19

Contudo, nos decantadores avançados há maior geração de lodo primário, devido a alta

eficiência de remoção de sólidos suspensos do líquido, bem como da adição dos

produtos químicos usados no processo (VON SPERLING, 2005). O aumento na

geração de lodo pode ser uma desvantagem operacional e econômica quando

comparado aos decantadores primários convencionais, uma vez que este aumento pode

variar entre 15 a 30% de acordo com as características do esgoto, as taxas de vazão

superficial, os reagentes e as dosagens aplicadas (JORDÃO E PESSÔA, 2011).

Há que se ressaltar ainda, que o custo de operação dessas unidades também se eleva em

função da aquisição, estocagem, transporte, aplicação de produtos químicos, e ao

tratamento do lodo químico gerado.

A Tabela 01 apresenta uma comparação entre as eficiências típicas com dosagens

normais dos decantadores primários convencionais e os quimicamente assistidos.

Tabela 01: Eficiências típicas dos decantadores convencionais e avançados com dosagens normais

Processo Remoção de

SST (%)

Remoção de

DBO (%)

Remoção de

DQO (%)

Remoção de

Fósforo (%)

Primário

Convencional

40 -50 25 – 30 18 – 25 10 – 20

Primário

Avançado 70-85 45 – 55 30 – 50 50 – 90 *

Fonte: Jordão e Pessôa (2011)

*com dosagens elevadas

3.3.3 Tratamento Secundário

A NBR 12.209/2011 define o tratamento secundário como sendo o conjunto de

operações e processos que visam principalmente à remoção da matéria orgânica,

ocorrendo tipicamente após o tratamento primário, normalmente com uma eficiência de

remoção de sólidos suspensos totais e DBO de cerca 80% e 90%, respectivamente.

A matéria orgânica a ser removida no tratamento secundário é composta pela fração

dissolvida e pelos sólidos de sedimentabilidade mais lenta, remanescentes dos processos

primários.

20

Para que ocorra a degradação destes elementos, a essência do tratamento secundário

está na inclusão de uma parte biológica no tratamento do esgoto doméstico,

principalmente para a remoção da matéria orgânica. Os principais atuantes nesta fase do

tratamento serão os microrganismos aeróbios, anaeróbios e/ou os facultativos (ReCESA

1, 2008).

Dentre a grande variedade de microrganismos que tomam parte no processo citam-se: as

bactérias, os protozoários e os fungos. A base de todo o processo biológico é o contato

efetivo entre os microrganismos e o material orgânico presente nos esgotos, de tal forma

que esse possa ser utilizado como alimento pelos microrganismos. Conforme

apresentado na Figura 06, os microrganismos converterão a matéria orgânica em gás

carbônico, água e material celular (crescimento e reprodução dos microrganismos).

Quando em condições anaeróbias, tem se também a produção do gás metano. Para

favorecer a decomposição biológica do material orgânico é necessário a manutenção de

condições ambientais favoráveis, como temperatura, pH, tempo de detenção e outros. E

em condições aeróbias é preciso que o oxigênio esteja presente em quantidade suficiente

para as atividades microbióticas (VON SPERLING, 2005).

Bactérias

Bactérias + matéria orgânica Água + Gás carbônico (+ metano, em condições anaeróbias)

Figura 06: Esquema simplificado do metabolismo bacteriano. (Fonte: VON SPERLING, 2005).

Dentre as principais tecnologias utilizadas no tratamento secundário, destacam-se os

processos de biomassa suspensa, tais como lodo ativado e suas variantes; e aderida, tais

como os filtros em geral: filtro aerado submerso, biofiltro aerado submerso, filtro

biológico percolador, dentre outros. Ainda, deve-se atentar para as lagoas de

estabilização, sendo estes processos amplamente utilizados no nordeste e no centro-

oeste brasileiros.

Ressalta-se, que processos de disposição no solo, reatores anaeróbios, lagoas de

estabilização, dentre outros, serão abordados com mais ênfase no item 3.4, que trata de

tecnologias e fluxogramas de tratamento simplificado

21

3.3.3.1 Processo Biológico com Biomassa Suspensa - Lodo ativado

Lodo ativado é o floco produzido num esgoto ou decantado pelo crescimento de

bactérias (zoogleias) ou outros organismos, na presença de oxigênio dissolvido, e

acumulado em concentrações suficientes graças ao retorno de outros flocos previamente

formados (JORDÃO E PESSÔA, 2011).

Assim, como característica principal do tratamento secundário, o processo de lodo

ativado é biológico, onde o esgoto afluente e o lodo ativado são intimamente

misturados, agitados e aerados (em unidades chamadas tanques ou reator de aeração),

para logo após se separar os lodos ativados do esgoto (por sedimentação em

decantadores).

No reator aerado ocorrem as reações bioquímicas de remoção da matéria orgânica e, em

determinadas condições, de nitrogênio e de fósforo. A biomassa se utiliza do substrato

presente no esgoto afluente para se desenvolver. No decantador secundário ocorre a

sedimentação dos sólidos (biomassa), permitindo que o efluente final saia clarificado.

Parte dos sólidos sedimentados no fundo do decantador secundário (chamado de lodo

secundário ou biológico) é recirculado para o reator, para se manter uma desejada

concentração de biomassa no mesmo, a qual é responsável pela elevada eficiência do

sistema, PROSAB (CHERNICHARO et al., 2001). Outra parcela do lodo, em menor

quantidade, é retirada para tratamento específico ou destino final, o chamado lodo em

excesso.

A Figura 07 apresenta o fluxograma convencional de lodo ativado, tanto para a fase

líquida, como para a fase sólida.

22

Figura 07: Fluxograma típico do sistema de lodos ativados convencional. Fase líquida na parte superior da imagem

e fase sólida na parte inferior da imagem. (Fonte: VON SPERLING, 2005).

O sistema de lodo ativado é amplamente utilizado, em nível mundial, para o tratamento

de águas residuárias domésticas e industriais, em situações em que uma elevada

qualidade do efluente é necessária e a disponibilidade de área é limitada. No entanto, o

sistema de lodo ativado inclui um índice de mecanização superior ao de outros sistemas

de tratamento, implicando em operação mais sofisticada e onerosa. Outros fatores que

se apresentam como desvantagens quanto ao uso do lodo ativado são o consumo de

energia elétrica para aeração e a maior produção de lodo, PROSAB (CHERNICHARO

et al., 2001).

A alta eficiência dos sistemas de lodo ativado se deve a maior permanência dos sólidos

no sistema, já que a biomassa tem tempo suficiente para metabolizar toda a matéria

orgânica dos esgotos.

A elevada concentração dos sólidos em suspensão no tanque de aeração é em virtude da

recirculação do lodo. Neste, o tempo de detenção do líquido (tempo de detenção

hidráulica) é baixo, da ordem de horas, implicando em que o volume do reator seja bem

reduzido. No entanto, devido à recirculação dos sólidos, estes permanecem no sistema

por um tempo superior ao do líquido. Este é chamado de retenção dos sólidos ou idade

do lodo, e é definido como a relação entre a quantidade de lodo biológico existente no

23

reator e a quantidade de lodo biológico removida do sistema de lodo ativado por dia,

PROSAB (CHERNICHARO et al., 2001).

De acordo com a idade do lodo, com o fluxo do sistema e o nutriente a ser removido o

sistema de lodo ativado apresenta variantes. Neste trabalho citam-se o lodo ativado

convencional, a alta capacidade e a aeração prolongada.

A Tabela 02 apresenta as principais características e as eficiências das variantes do lodo

ativado.

Tabela 02: Características e eficiências das variantes do lodo ativado

Processo Característica Nitrificação e

desnitrif.

Remoção

de DBO

(%)

Tempo de

detenção

(h)

Idade

do lodo

(dias)

Convencional Processo básico Possível 85 - 95 4 – 8 4 - 15

Alta

capacidade

Recebe carga de DBO

elevada em presença de

concentração elevada de

sólidos

Não 80 - 90 1 – 2 2 – 4

Aeração

prolongada

Estações compactas, com

de decantação primária Sim 90 - 95 16 – 36 20 – 30

Adaptada: Jordão e Pessôa (2011)

A nitrificação ao longo do processo de lodo ativado poderá ou não ocorrer. Quando esta

transformação não se dá totalmente, o efluente lançado continuará a demandar oxigênio

no corpo d’água. No Brasil, as condições de clima quente são favoráveis à ocorrência de

nitrificação na própria estação de tratamento de esgoto, sendo assim é mais interessante

prover-se a quantidade de oxigênio necessária para atender a demanda nitrogenada já no

tanque de aeração, de modo que esta não venha a ocorrer no corpo receptor. Já a

remoção de fósforo exige que os sistemas de lodo ativado sejam especificamente

dimensionados para tal atividade, a qual será realizada por microrganismos específicos

(JORDÃO E PESSÔA, 2011).

Com relação à remoção de coliformes e organismos patogênicos, devido aos reduzidos

tempos de detenção nas unidades do sistema de lodo ativado, tem-se que a eficiência é

baixa e usualmente insuficiente para atender aos requisitos de qualidade dos corpos

24

receptores. Esta baixa eficiência é típica também de outros processos compactos de

tratamento de esgotos, PROSAB (CHERNICHARO et al., 2001).

3.3.3.2 Processo Biológico com Biomassa Aderida

Este item apresenta os processos biológicos aeróbios com biomassa aderida, ou seja,

filtros que usam meios suportes para que a biomassa cresça aderida a eles. São sistemas

aeróbios onde o ar, de maneira natural ou forçada, circula nos espaços vazios entre o

meio suporte, fornecendo o oxigênio para a respiração dos microrganismos.

Na maioria dos casos de filtração biológica de esgoto, apesar do que sugere o nome, a

função primária não é a de filtrar, uma vez que os diâmetros dos meios suportes

utilizados são da ordem de alguns centímetros, permitindo um grande espaço de vazios,

ineficientes para o ato de filtração por peneiramento. Deste modo, a função do meio é a

de somente fornecer suporte para a formação da película microbiana. Somente no caso

dos biofiltros aerados submersos, que utilizam meio suporte granular com diâmetros da

ordem de milímetros, acontece a filtração propriamente dita.

O material para o meio suporte depende principalmente da disponibilidade local de

material adequado e de seus custos de transporte e montagem. Tradicionalmente, têm

sido usados pedregulhos, cascalhos, escórias de fornos de fundição e outros materiais

inertes (JORDÃO E PESSÔA, 2011). Porém, atualmente, têm se dado preferência ao

uso de meios de suporte sintéticos, como o plástico (PVC), os quais apresentam a

vantagem de serem mais leves e terem uma área superficial de exposição bem superior

aos meios de suporte tradicionais. Contudo, são mais caros. Este custo deve ser levado

em conta na construção das estações de tratamento de esgoto.

Os filtros biológicos possuem variantes de acordo com a carga a ser aplicada e o tipo de

recirculação a ser adotada. Dentre estas variantes, a NBR 12.209 cita: filtro biológico

percolador, filtro aerado submerso, biofiltro aerado submerso e biodisco ou rotor

biológico de contato e suas variantes.

Segundo Von Speling (2005), todos estes sistemas podem ser usados como pós-

tratamento de efluente de reatores anaeróbios. Neste caso, os decantadores primários

25

são substituídos pelos reatores anaeróbios, e o lodo excedente da etapa aeróbia, caso não

esteja ainda estabilizado, é retornado ao reator anaeróbio, onde sofre adensamento e

digestão. Estes casos serão citados nos sistemas simplificados.

A seguir, serão descritas as tecnologias de filtração biológica, exceto o filtro biológico

percolador, que tem maior aplicabilidade nos fluxogramas de sistemas simplificados e,

dessa forma, serão descritos no item 3.4.

Biofiltros Aeróbios Submersos (BAS) e Filtro Aerado Submerso (FAS)

Por serem tecnologias mais recentemente aplicadas no Brasil, há uma confusão em

relação aos conceitos das tecnologias de biofiltro aerado submerso e filtro aerado

submerso. Inclusive, na nova NBR 12.209/2011, em seu item “3. Termos e Definições”,

pode-se perceber a inversão de conceitos para ambos, e sua correta definição mais

adiante, nos itens específicos “6.5.3 Filtro Aerado Submerso” e “6.5.4 Biofiltro Aerado

Submerso”.

Os biofiltros aeróbios submersos, ou biofiltros aerados submersos (BAS), constituem

uma unidade de filtração biológica aerada, em parte semelhante aos filtros biológicos

clássicos por ocorrer uma percolação com eliminação biológica dos poluentes, e em

parte semelhante aos filtros rápidos clássicos usados em tratamento de água, por ocorrer

um processo de filtração física com retenção de partículas sólidas (JORDÃO E

PESSÔA, 2011). O processo de lavagem dos biofiltros aerados submersos também é

uma característica que se assemelha aos filtros rápidos usados no tratamento da água,

sendo que este ocorre por contra lavagem.

Segundo Von Sperling (2005), o fluxo de ar no biofiltro aerado submerso é sempre

ascendente ao passo que o fluxo do líquido pode ser ascendente ou descendente. O meio

do BAS pode ser granular, onde se realiza ao mesmo tempo a remoção de compostos

orgânicos solúveis e de partículas em suspensão presentes nos esgotos. Além de servir

de meio suporte para os microrganismos, o material granular constitui-se num eficaz

meio filtrante.

26

De acordo com Jordão e Pessôa (2011), os biofiltros aerados submersos apresentam

elevada eficiência, tendo-se obtido efluentes com concentração de DBO e de sólidos em

suspensão menor que 20 mg/l, e de acordo com as características do projeto, o processo

pode-se dar na fase de nitrificação-desnitrificação.

A Figura 08 representa o fluxograma de um sistema convencional de tratamento de

esgoto que adota o biofiltro aerado submerso.

Figura 08: Fluxograma típico de um sistema convencional com biofiltro aerado submerso (Fonte: VON SPERLING,

2005).

Uma variação do biofiltro aerado submerso é a tecnologia denominada filtro aerado

submerso (FAS). O FAS, assim como no filtro biológico percolador, apresenta um meio

filtrante fixo de plástico ou pedra britada, não realizando, portanto, a filtração física.

Devido a esse fato, o FAS não possui o processo de contra lavagem e,

consequentemente, não remove os sólidos em suspensão presentes no esgoto,

necessitando da existência de um decantador secundário subsequente para a

sedimentação do lodo.

Portanto, se por um lado se perde pela construção de outra unidade no sistema, por

outro lado se ganha no aspecto operacional, pela supressão das operações de contra

lavagem e injeção de ar, que tornam a operação e a instrumentação mais complexas e de

maio custo.

Na Tabela 03 encontram-se apresentadas as principais diferenças entre o FAS e o BAS.

27

Tabela 03: Principais diferenças entre o FAS e BAS

Filtro Aerado Submerso (FAS) Biofiltro Aerado Submerso (BAS)

Filtro Aerado

Submerso

Decantado

Secundário

Ef luente

tratado

Biof iltro aerado submerso

Tanque de lodo de

lavagem

Ef luente

tratado

Meio suporte estruturado com diâmetros da ordem de

centímetros

Meio suporte granular com diâmetros da ordem de

milímetros (2 a 6 mm)

Remoção de matéria orgânica por oxidação bioquímica

somente

Remoção de matéria orgânica por oxidação bioquímica

e filtração

A biomassa se desprende naturalmente sem a

necessidade de lavagem

Necessidade de lavagem periódica

Necessidade de decantação secundária Não há necessidade de decantação secundária

Biodiscos

O processo de biodiscos consiste de uma série de discos ligeiramente espaçados,

montados num eixo horizontal. O eixo gira mantendo uma parte dos discos submersos

pelo esgoto e uma parte exposta ao ar. Nos discos a biomassa cresce aderida formando

o biofilme.

A Figura 09 representa o fluxograma de tratamento convencional de esgoto com a

aplicação dos biodiscos.

Figura 09: Fluxograma típico de um sistema com biodiscos. (Fonte: VON SPERLING, 2005)

28

Quando o sistema é colocado em operação, os microrganismos no esgoto começam a

aderir às superfícies rotativas, e ali crescem até que toda superfície do disco esteja

coberta por uma fina camada biológica, com poucos milímetros de espessura. Quando o

biofilme atinge certa espessura ele se desprende do disco devido ao seu próprio peso,

formando o lodo, que deve ser removido no decantador secundário. Os biodiscos são

utilizados principalmente para o tratamento de esgotos de pequenas comunidades,

atingindo boa eficiência na remoção de DBO, com nível de operação moderado, porém,

ainda apresenta custos elevados de implantação (VON SPERLING, 2005).

3.3.4 Tratamento Terciário

O tratamento terciário é adotado em alguns fluxogramas de estações de tratamento de

esgoto doméstico com o objetivo de remover organismos patogênicos, nutrientes e

outros poluentes específicos. Contudo, esta última etapa de tratamento da fase líquida

do esgoto é pouco comum nas estações de tratamento de esgoto do Brasil (ReCESA 2,

2008).

Para implantação de uma efetiva barreira de controle de agentes transmissores de

doenças infecciosas em que o contato humano com esgotos é provável, os processos de

desinfecção de esgotos são, em geral, a prática mais segura e de menor custo. A

desinfecção de esgotos tem por objetivo a inativação seletiva dos organismos que

ameaçam a saúde humana, de acordo com os padrões de qualidade estabelecidos para as

diferentes situações. Sua inserção no fluxograma de uma estação de tratamento pode se

dar de forma específica, pela construção de uma etapa exclusiva para a desinfecção,

tratamento terciário por processos artificiais, ou por intermédio da adaptação de

processos existentes para realizar, dentre outras tarefas, também a desinfecção, por

processos naturais, PROSAB (GONÇALVES, 2003).

Segundo Gonçalves (2003) a desinfecção natural ou artificial utiliza, isoladamente ou de

forma combinada, agentes físicos e químicos para inativar os organismos-alvo. No caso

dos processos naturais, há, ainda, a ação de agentes biológicos na inativação de

patógenos.

29

O autor cita, entre os agentes físicos, a transferência de calor (aquecimento ou

incineração), as radiações ionizantes, a radiação ultravioleta (UV) e a filtração em

membranas. E como processos naturais a infiltração no solo e as lagoas de estabilização,

como a lagoa de maturação e a lagoa de polimento.

As lagoas de estabilização são processos utilizados para a remoção de matéria orgânica,

mas quando efetuadas algumas adaptações em seus fluxogramas, no número e na

geometria, estas podem alcançar elevadíssimas eficiências de remoção de organismos

patogênicos, de até 4 unidades log, ou seja 99,99%, segundo Von Sperling (2005). Os

principais fatores naturais que atuam como agentes desinfetantes nestas lagoas são:

temperatura, insolação, pH, escassez de alimento, organismos predadores, compostos

tóxicos e elevada concentração de oxigênio dissolvido. No caso de cisto de protozoários

e ovos de helmintos, o principal mecanismo é a sedimentação.

A remoção dos nutrientes, nitrogênio (N) e fósforo (P), nas estações de tratamento está

diretamente relacionada aos impactos causados nos corpos receptores. Uma vez que a

presença de um destes nutrientes pode culminar na eutrofização do corpo hídrico,

principalmente em corpos lênticos.

A eutrofização pode causar danos aos corpos receptores, citando-se como exemplo:

problemas estéticos e recreacionais; condições anaeróbias no fundo do corpo d’água;

eventuais mortandades de peixes; maior dificuldade e elevação nos custos de tratamento

da água; problemas com o abastecimento de águas industrial; toxicidade das algas;

redução na navegação e capacidade de transporte. Além disso, a amônia pode causar

problemas de toxicidade aos peixes e implicar em consumo de oxigênio dissolvido. Em

termos de águas subterrâneas, a maior preocupação é com o nitrato, que pode

contaminar águas utilizadas para abastecimento, podendo causar problemas de saúde

pública, PROSAB (MOTA E VON SPERLING, 2009).

Segundo PROSAB (MOTA E VON SPERLING, 2009) os sistemas convencionais de

tratamento biológico de esgoto, que são projetados, visando, principalmente, à remoção

de matéria orgânica, resultam em efluentes com concentrações de nitrogênio e fósforo

próximas às do esgoto bruto. Esse problema é agravado quando a diluição do esgoto no

corpo receptor é baixa. Portanto, os autores sugerem que se busquem alternativas de

30

tratamento de esgoto que resultem em maior remoção de nitrogênio e fósforo,

complementando os sistemas usuais de tratamento.

No entanto, deve-se lembrar de que nem sempre é desejada a remoção destes

constituintes (P e N). No caso da utilização do efluente tratado para irrigação, pode ser

interessante a preservação de N e P, os quais, em dosagens adequadas, são nutrientes

para a cultura irrigada (VON SPERLING, 2005).

3.4 Tecnologias de Sistema Simplificado de Tratamento de Esgoto

Uma vez que a remoção de DBO se torna, de certa forma, mais custosa no tratamento

secundário (VON SPELING, 2005), os fluxogramas dos sistemas simplificados de

tratamento de esgotos buscam aumentar a eficiência de remoção de sólidos em

suspensão e da matéria orgânica ainda na primeira unidade do tratamento, utilizando

reatores anaeróbios e tornando a etapa seguinte menos custosa.

Segundo, PROSAB (CHERNICHARO et al., 2001), com a comprovação das vantagens

econômicas decorrentes do uso de reatores anaeróbios para o tratamento de esgotos

sanitários, mesmo quando associados a tratamentos complementares aeróbios, para se

obter um efluente de melhor qualidade, e especialmente agora, em épocas de escassez

de energia no país (o que é uma realidade ainda nos dias atuais), o uso de reatores

anaeróbios vem ganhando cada vez maior destaque. Além disso, os reatores anaeróbios

são bem dominados tecnicamente e começam a ser mais intensamente aplicado no

tratamento de esgotos sanitários, normalmente seguido de um tratamento complementar

para atender às exigências da legislação ambiental em vigor.

Ressalta-se que a citação anterior, de PROSAB (CHERNICHARO et al., 2001) em

relação à aplicabilidade dos reatores anaeróbios no Brasil, tornou-se realidade e

números correspondentes à implantação desses sistemas pelas principais companhias de

saneamento serão apresentados no item 4 “Metodologia” do presente trabalho.

A histórica utilização e reconhecida eficiência elevada de processos aeróbios

mecanizados, como os sistemas de lodo ativado e filtração biológica, tem evoluído pela

inclusão de etapa de tratamento anaeróbio prévio, representada principalmente pelos

31

reatores UASB. Nestas novas concepções, o sistema de tratamento ganha maior

racionalidade, economizando em energia elétrica e produzindo quantidade de lodo

substancialmente menor, dentre outras vantagens PROSAB (FLORENCIO, BASTOS E

AISSE, 2006).

Neste cenário, destaca-se o grande ator dos sistemas simplificados, o reator UASB, um

sistema anaeróbio que vêm demonstrando grande aplicabilidade para qualquer

população esgotada, com eficiência de remoção de DBO razoavelmente boa e a um

custo relativamente baixo, PROSAB (CHERNICHARO et al., 2001). Haja vista a

implantação da 1ª etapa da ETE-Onça pela Companhia de Saneamento de Minas Gerais

(COPASA), composta por reatores UASB em 2007 e sua expansão em 2010 com

unidades de filtração biológica, para atendimento de uma população em torno de 1,0

milhão de habitantes (COPASA, 2014).

Portanto, nos sistemas simplificados de tratamento de esgotos, a qualidade esperada do

efluente no final de todas as etapas do tratamento é semelhante à proporcionada pelos

sistemas convencionais, porém com menores custos e maior sustentabilidade (ReCESA

1, 2008).

Conforme já apresentado no item “Introdução” do presente trabalho, os sistemas

simplificados atualmente adotados pelo ReCESA (2, 2008) e descritas nos próximos

itens são:

Lagoas de estabilização seguida por lagoa de maturação

Tanque séptico seguido por filtro anaeróbio;

Reator UASB seguido por filtro biológico percolador;

Reator UASB seguido por filtro anaeróbio;

Reator UASB seguido por lagoas de polimento; e

Reator UASB seguido por aplicação superficial no solo.

32

3.4.1 Lagoas de Estabilização + Lagoa de Maturação

Segundo Jordão e Pessôa (2011) as lagoas de estabilização são sistemas de tratamento

biológico em que a estabilização da matéria orgânica é realizada pela oxidação

bacteriológica (oxidação aeróbia ou fermentação anaeróbia) e/ou redução fotossintética

das algas. E Von Sperling (2005) apresenta as seguintes variantes das lagoas de

estabilização: lagoas facultativas, sistemas de lagoas anaeróbias – lagoas facultativas,

lagoas aeradas facultativas, sistemas de lagoas aeradas de mistura completa – lagoas de

sedimentação, lagoas de alta taxa, lagoas de maturação, lagoas de polimento.

Mais adiante na análise de dados fornecidos pelas companhias de água e esgoto, todas

as lagoas de estabilização serão consideradas como sistemas simplificados, exceto, as

lagoas que necessitam de aeração, o que promove um aumento no custo de operação e

manutenção.

Para os fluxogramas de lagoa anaeróbia seguida por lagoa facultativa, projeto ReCESA

(2, 2008), descreve, de forma simplificada a função de cada uma no processo de

tratamento. A maior parte da DBO do esgoto é removida na lagoa anaeróbia (mais

profunda e com menor volume); na lagoa facultativa, predominam as bactérias

facultativas, capazes de adaptação aos ambientes aeróbios (mais à superfície) e

anaeróbios (no fundo das lagoas), o oxigênio necessário à estabilização da matéria

orgânica é fornecido, em grande parte, por algas que realizam a fotossíntese; e nas

lagoas de maturação, com a carga orgânica já bastante reduzida, a fotossíntese ocorre

em grande intensidade, estabelecendo, assim, um ambiente com elevados teores de OD

e as condições ambientais favorecem a remoção de organismos patogênicos e podem

alcançar eficiência relativamente elevada de remoção de nitrogênio.

Segundo Jordão e Pessôa (2011) o sistema em série, de lagoa facultativa precedida por

lagoas anaeróbias recebem o nome de “sistema australiano” e apresentam algumas

vantagens, como: a área resultante da soma das áreas superficiais das duas lagoas em

série é menor que a área de uma única lagoa facultativa equivalente (pois o efluente à

lagoa facultativa já terá sofrido uma remoção de DBO de pelo menos 50% na lagoa

anaeróbia); a primeira lagoa sendo anaeróbia favorece a que exista melhor capacidade

33

de absorção de alguma “carga de choque” afluente; e a acumulação de sólidos se dá

primeiramente na lagoa anaeróbia, que é mais profunda, favorecendo este aspecto.

A Figura 10 representa o primeiro fluxograma completo de sistema simplificado: lagoas

de estabilização seguida de lagoa de maturação. Ressalta-se que em alguns casos, a

lagoa anaeróbia pode ser suprimida, utilizando-se a lagoa facultativa como primária e

secundária.

Figura 10: Fluxograma de um sistema simplificado composto de reator Lagoas Facultativas + Lagoa de Maturação

(Fonte: ReCESA 2, 2008).

Em uma pesquisa na região sudeste do Brasil, as lagoas nos sistemas em série

apresentaram maior eficiência de remoção de DBO, em torno de 82%, com relação as

lagoas facultativas primárias, que apresentaram uma média de remoção de 74%

(JORDÃO E PESSOA, 2011).

De maneira geral, as lagoas de estabilização são bastante indicadas para regiões de

clima quente e países em desenvolvimento, pelos seguintes aspectos: suficiente

disponibilidade de área em um grande número de localidades; clima favorável

(temperatura e insolação elevadas); operação simples; necessidade de poucos ou

nenhum equipamento; e custos de implantação e operação reduzidos, PROSAB

(GONÇALVES, 2003).

Ainda, como vantagem das lagoas, Von Sperling (2005), caracteriza a simplicidade da

construção destas, baseando-se principalmente em movimento de terra (corte e aterro) e

preparação dos taludes. Característica esta, importante dentro do conceito dos sistemas

simplificados, que buscam menor gasto com a implantação da estação de tratamento.

34

Lagoa Facultativa

No fluxograma apresentado na Figura 10, as lagoas facultativas recebem o nome de

lagoas secundária, uma vez que recebe o afluente de uma unidade de tratamento a

montante, e não o esgoto bruto.

Segundo Von Sperling (2005), dentre os sistemas de lagoas de estabilização, o processo

de lagoas facultativas é o mais simples, dependendo unicamente de fenômenos

puramente naturais. O esgoto afluente entra continuamente em uma extremidade da

lagoa e sai continuamente na extremidade oposta. Ao longo deste percurso, que demora

vários dias, usualmente superior a 20 dias, uma série de eventos contribui para a

purificação dos esgotos.

Na lagoa facultativa, parte da matéria orgânica em suspensão tende a sedimentar, vindo

a constituir o lodo de fundo. Este lodo sofre o processo de decomposição por

microrganismos anaeróbios, sendo convertido em gás carbônico, metano e outros

compostos. A fração inerte permanece na camada de fundo. Já a matéria orgânica

dissolvida e parte da matéria orgânica em suspensão, que não sedimentaram,

permanecem dispersas na massa líquida. A sua decomposição se dá através de bactérias

facultativas. Essas bactérias utilizam-se da matéria orgânica como fonte de energia,

alcançada através da respiração. Na respiração aeróbia, há a necessidade da presença de

oxigênio, o qual é suprido ao meio pela fotossíntese realizada pelas algas. Há, assim um

perfeito equilíbrio entre o consumo de oxigênio e a produção de gás carbônico (VON

SPERLING, 2005).

Outra fonte de oxigênio é a sua difusão da atmosfera para a superfície líquida, porém as

algas são as responsáveis pela produção da maior parte do oxigênio nas lagoas

(JORDÃO e PESSÔA, 2011). Portanto, para que ocorra o processo de fotossíntese é

necessário uma fonte luminosa, neste caso representada pelo sol. Por esta razão, locais

com elevada radiação solar e baixa nebulosidade são bastante propícios a implantação

de lagoas facultativas.

Por ser um processo natural, sem a necessidade de nenhum equipamento, a estabilização

da matéria orgânica se processa em taxas mais lentas, necessitando de um elevado

35

período de detenção (usualmente superior a vinte dias). A fotossíntese, para que seja

efetiva, requer uma elevada área de exposição. Desta forma, a área total requerida pelas

lagoas facultativas é grande, da ordem de 2,0 a 4,0 m2/habitante. Porém, o fato de ser

um processo totalmente natural está associado a uma maior simplicidade operacional,

fator fundamental em países em desenvolvimento (VON SPERLING, 2005).

Lagoas Anaeróbias – Lagoa Facultativas

As lagoas anaeróbias são geralmente utilizadas precedendo lagoas facultativas. Não

existe basicamente um limite de população para a sua utilização, desde que se tenha

área e solo adequados à sua implantação. Quando se tem essas condições, as lagoas

resultam no sistema de tratamento mais econômico (R$ 30,00 a R$ 75,00 por habitante

para implantação - VON SPERLING, 2005) e, por isso mesmo, são bastante utilizadas.

Por problemas de odores (liberação de gás sulfídrico), recomenda-se que as lagoas

anaeróbias estejam a, pelo menos, 500 metros de residências, PROSAB

(CHERNICHARO et al., 2001).

O uso de lagoas anaeróbias precedendo lagoas facultativas é claramente vantajoso. Von

Sperling (2005) destaca que para o sistema australiano, a demanda de área é de 1,5 a 3,0

m2/habitante, enquanto para lagoa facultativa somente, a demanda é de 2,0 a 4,0

m2/habitante, conforme citado anteriormente.

No fluxograma apresentado na Figura 10, a lagoa anaeróbia pode ser denominada de

lagoa primária, visto que recebe o esgoto bruto. O esgoto entra numa lagoa de menores

dimensões e mais profunda. Devido às menores dimensões dessa lagoa, a fotossíntese

praticamente não ocorre. No balanço entre o consumo e a produção de oxigênio, o

consumo é amplamente superior. Predominam, portanto, condições anaeróbias nessa

primeira lagoa, lagoa anaeróbia (VON SPERLING, 2005).

Pelo fato de as bactérias anaeróbias apresentarem uma taxa metabólica e de reprodução

menor que as bactérias aeróbias, para um período de apenas dois a cinco dias na lagoa

anaeróbia, a decomposição da matéria orgânica é parcial. A remoção se dá em torno de

50 a 70%, que apesar de ser insuficiente, representa uma grande contribuição, aliviando

sobremaneira, a carga para a lagoa facultativa a jusante. A diminuição na carga orgânica

36

faz com que as dimensões da lagoa facultativa possam ser menores, resultando em

menor uso de área pelo sistema em série (VON SPELING, 2005).

Contudo, devido ao volume relativamente pequeno da lagoa anaeróbia e por ela receber

esgoto bruto, há maior acúmulo de lodo, o que resulta na necessidade de sua remoção

no intervalo de alguns anos. A remoção do grande volume de lodo, assim como sua

disposição, requer cuidados específicos, sendo que estes devem ser levados em

consideração na concepção do sistema (VON SPERLING, 2005).

Lagoa de Maturação

As lagoas de maturação são usadas ao final de um sistema clássico de lagoas de

estabilização ou ao final de qualquer sistema de tratamento de esgotos com o objetivo

principal de remover organismos patogênicos, e não da remoção adicional de DBO. As

lagoas constituem-se numa alternativa bastante econômica à desinfecção dos efluentes

por métodos mais convencionais, como a cloração (VON SPERLING, 2005).

Diversos fatores contribuem para a mortandade dos agentes patogênicos: temperatura,

insolação, pH, escassez de alimento, organismos predadores, competição, compostos

tóxicos. Portanto a lagoa de maturação é dimensionada de forma a fazer uma utilização

ótima destes mecanismos. Como exemplo, as lagoas de maturação, são usualmente

projetadas com baixas profundidades (menos de um metro), de forma a maximizar a

fotossíntese e os efeitos bactericidas da radiação UV.

Lagoas de maturação não têm custos de energia ou de produtos químicos, sendo

altamente indicadas como parte de um conjunto de lagoas em série. Sua limitação está

na possível falta de área disponível e nos próprios custos construtivos, que se tornam

elevados à medida que cresce a vazão de esgotos, PROSAB (GONÇALVES, 2003).

As lagoas de maturação são, sem dúvida, uma alternativa muito econômica e simples,

visando à desinfecção. Considerando um sistema em série, e seu posicionamento a

jusante de uma lagoa facultativa, ou mesmo de reatores UASB e outros tratamentos

mais compactos, é possível obter eficiência de remoção de coliformes de até 99,9999%

ou, 6 unidades logarítmicas, para o conjunto de lagoas, PROSAB (GONÇALVES,

37

2003). Essa eficiência atende ao recomendado, (entre 99,9 a 99,999%), para que possam

ser cumpridos padrões ou recomendações usuais para utilização direta do efluente para

irrigação, ou para a manutenção de diversos usos no corpo receptor.

Na Figura 11, pode ser observada uma fotografia de um fluxograma completo de lagoas,

que contempla uma lagoa anaeróbia, seguida de outra facultativa e por fim uma de

maturação. Este é o sistema implantado em 2009 pela Companhia de Saneamento

Básico do Estado de São Paulo (SABESP), no município de Monte Aprazível.

Figura 11: Estação de tratamento de esgoto do município de Monte Aprazível – São Paulo (Fonte:

http://meioambiente.monteaprazivel.sp.gov.br/default.asp?page=diretivas.asp&page2=diretivas__esgoto_tratado.a

sp)

3.4.2 Tanque Séptico + Filtro Anaeróbio

O tanque séptico apresenta limitação para a remoção da matéria orgânica, por isto, mais

recentemente, este passou a ser seguido e associado a um filtro anaeróbio,

possibilitando o incremento da eficiência do processo como um todo (JORDÃO E


Devido ao fato desse sistema ser extremamente simples de se construir e operar, a

combinação de tanque séptico seguido de filtro anaeróbio (também chamados de

sistema fossa–filtro) tem tido uso intensivo, PROSAB (CHERNICHARO et al., 2001).

Lagoa Anaeróbia

Lagoa Facultativa

Lagoa de Maturação

38

A simplicidade operacional do sistema consiste no fato deste não empregar qualquer

tipo de equipamento eletromecânico e nem estação elevatória de esgoto bruto ou

qualquer outra unidade (JORDÃO E VOLSCHAN JR., 2009). Estas características

fazem com que o sistema fossa-filtro sejam amplamente utilizado para atendimento

unifamiliar e de comunidades de pequeno porte (ReCESA - 2, 2008).

O tanque séptico remove a maior parte dos sólidos em suspensão, os quais se

sedimentam e sofrem o processo de digestão anaeróbia pela atuação do lodo que se

acumula no fundo do tanque. O efluente do tanque séptico é encaminhado ao filtro

anaeróbio, onde ocorre a remoção complementar da DBO.

A Figura 12, a seguir, apresenta um fluxograma típico desse sistema.

Figura 12: Fluxograma de um sistema simplificado composto de Tanque Séptico + Filtros Anaeróbios. Fase

líquida na parte superior da foto e fase sólida na parte inferior da foto. (Fonte: ReCESA 2, 2008).

Fossa Séptica

As fossas sépticas são normalmente utilizadas para soluções individuais, precedendo a

infiltração de efluente no terreno ou precedendo filtros anaeróbios. Para populações de

até cerca de 500 a 1.000 habitantes, as fossas sépticas são normalmente utilizadas

precedendo filtros anaeróbios. Por terem remoção de lodo no máximo uma vez por ano,

as fossas sépticas devem ter um volume razoavelmente grande para armazenamento de

lodo, o que limita a sua aplicação à faixa de população referida, PROSAB

(CHERNICHARO et al., 2001).

39

Os tanques sépticos são também uma forma de tratamento em nível primário. Os

tanques sépticos e suas variantes, como os tanques Imhoff (tanque séptico de câmaras

sobrepostas), são basicamente decantadores, onde os sólidos sedimentáveis são

direcionados para o fundo, constituindo o lodo, onde permanece por um tempo longo

suficiente (alguns meses) para a sua estabilização. Esta estabilização se dá em condições

anaeróbias. Por este motivo, os tanques sépticos são também denominados de decanto-

digestores. (VON SPERLING, 2005).

Ressalta-se que a NBR 7229/1993, que trata de projeto, construção e operação de

sistemas de tanque sépticos, indica faixas de intervalo de limpezas, ou seja, remoção de

lodo entre 1 e 5 anos.

Segundo Von Sperling (2005), pelo

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA · coleta, transporte e tratamento de efluentes. Diante deste...

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